ANALISIS SPEKTRUM NEUTRON CEPAT DI BEJANA TEKAN PLTN PWR MENGGUNAKAN PROGRAM MCNP

ABSTRAK
ANALISIS SPEKTRUM NEUTRON CEPAT DI BEJANA TEKAN PLTN PWR MENGGUNAKAN
PROGRAM MCNP. Dalam rangka penguasaan teknologi PLTN, PTRKN – BATAN mempunyai tugas
menganalisis berbagai aspek reaktor PLTN. Tujuan dari penelitian ini adalah melaksanakan salah satu bagian
dari tugas PTRKN tersebut yaitu analisis spektrum neutron cepat di bejana tekan PLTN. Data spektrum
neutron cepat di bejana tekan ini sangat dibutuhkan dalam analisis perusakan bejana tekan PLTN PWR yang
disebabkan oleh radiasi neutron cepat (radiation damage). Dengan didapatnya data spektrum neutron cepat di
bejana tekan maka akan dapat diperkirakan umur pakai bejana tekan yang nota bene merupakan umur reaktor
PLTN itu sendiri. Analisis spektrum neutron di luar bejana tekan teras reaktor daya benchmark jenis PWR
1300 MWe rancangan KWU (Kraftwerk Union AG, RFJ) dilakukan menggunakan program MCNP. Reaktor
PLTN ini berbahan bakar oksida uranium (UO2) diperkaya dan matriks 2-dimensi dari kisi terasnya adalah
(15 × 15) yang dimuati 193 buah elemen bakar nuklir (EBN) termasuk 61 EBN yang mengandung bahan
penyerap neutron sehingga totalnya terisi 103 ton uranium. Seluruh perangkat EBN terdiri dari 3 tingkat
pengayaan yaitu 3,3%, 2,8% 2,25%. Model perhitungan yang dilakukan meliputi 9 zona material yaitu, teras,
air atas/bawah teras, air samping teras, tong, air, kelongsong, bejana tekan, beton dan lapisan udara luar.
Penentuan spektrum neutron dilakukan ke arah radial di luar bejana tekan dengan tingkat akurasi antara 11%
hingga 50% dalam tiap-tiap kelompok energi yang jumlahnya 47 kelompok. Perhitungan memberikan hasil
spektrum neutron pada energi tinggi di atas 1.0 MeV. Sebagai perbandingan, hasil penentuan spektrum
neutron dibandingkan dengan literatur yaitu pada SSAR reaktor APR-1400 dengan daya 1400 MWe yang
menunjukkan nilai yang relatif dekat. Hasil analisis fluens neutron cepat (E > 1,0 MeV) pada bejana tekan
menunjukkan bahwa pengoperasian selama 100 tahun PLTN ini masih di bawah batas nilai perusakan radiasi
pada bejana tekan.
Kata kunci: PLTN PWR, bejana tekan, spektrum neutron, MCNP.
ABSTRACT
FAST NEUTRON SPECTRUM ANALYSIS AT THE PRESSURE VESSEL OF PWR USING MCNP.
PTRKN – BATAN has to have capability to evaluate the technology and the safety of nuclear power plant.
The aim of this research is to undergo one of PTRKN duties especially to analyze the fast neutron spectrum
at the pressure vessel of PWR. This data will be needed for radiation damage analysis due to fast neutron
bombardment so the life-time of pressure vessel can be predicted. In this paper, the analysis result of
spectrum neutron of PWR 1300 MWe KWU designed benchmark reactor using MCNP program will be
exposed. This reactor using enriched UO2 and 2-dimention lattice of 15 × 15 matrix loaded of 193 fuel
assemblies including 61 control assemblies and 103 ton uranium in totally. There are 3 kinds of enrichment
of fuel assembly i.e 3.3%, 2.8% 2.25%. Calculation model was made in 9 zone, i.e core, core baffle, water 1,
core barrel, water 2, cladding, pressure vessel, biological shielding and air layer. The neutron spectrum
determination has been done to radial direction at the pressure vessel with the accuracy of 11% to 50% in
each of 47 energy groups. The analysis result shows that the fast neutron is quite close to fast neutron at the
APR1400 SSAR. The fluence analysis of fast neutron (E > 1.0 MeV) at the pressure vessel shows that the
NPP is still safe for 100 years operation.
Keywords: PWR NPP, pressure vessel, neutron spectrum, MCNP.